La forte friction et les démarrages lents dans les palier linéaires entraînent un mouvement saccadé, un positionnement incohérent et une usure. Ignorer le rapport 2:1 et le problème de stick-slip aggrave les performances de la machine. Apprenez à le corriger rapidement.
Les paliers linéaires suivent un ratio de 2:1 — où le doublement de la précharge et de la charge affecte les caractéristiques de mouvement — et le stick-slip est un problème courant qui peut être minimisé par la lubrification, l'optimisation de la précharge, le contrôle de la vitesse et le traitement de surface.
Approfondissez vos connaissances pour maîtriser ces facteurs de performance critiques et améliorer la fluidité de la machine.
Exemple du ratio 2:1 pour les paliers linéaires simples
Les paliers linéaires simples se comportent selon une règle pratique de “ ratio 2:1 ” — le doublement de la précharge ou de la charge appliquée double approximativement la résistance à la friction. Cet effet provient de la relation linéaire entre la pression de contact et la force de friction dans les systèmes glissants conformes à la loi de Coulomb. Par exemple, si un palier supporte une précharge de 10 N et résiste à un mouvement de 0,5 N, augmenter la précharge à 20 N élèvera la résistance à environ 1 N.
Ce ratio critique influence :
Le couple de démarrage: Une charge ou précharge doublée exige deux fois le couple pour initier le mouvement.
Les motifs d'usure: Une pression de contact plus élevée accélère l'usure de la surface.
Les effets thermiques: L'augmentation de la friction élève la température de manière linéaire, aggravant les performances de lubrification.
Comprendre et se calibrer au ratio 2:1 permet aux ingénieurs d'optimiser les réglages de précharge et les charges de fonctionnement sans sacrifier la fluidité du mouvement.
Le ratio de liaison
Le ratio de liaison décrit comment la charge affecte la résistance au mouvement — spécifiquement, la force nécessaire pour déplacer la charge utile au-dessus de la ligne de base de résistance à la friction. Pour un palier simple sous précharge P et coefficient de friction μ, la force de liaison est égale à μP. Doubler la précharge double la force de liaison.
Implications clés :
Contrôle de positionnement: Un rapport de liaison doublé augmente le couple d'activation requis, pouvant entraîner une contrainte sur le moteur.
Conformité mécanique: Le système peut se verrouiller ou se coincer si le couple ou les réglages du conducteur ne tiennent pas compte du rapport de liaison.
Dimensionnement de puissance: Les ingénieurs doivent dimensionner les moteurs et les entraînements pour dépasser le couple de liaison maximal lors de l'initiation du mouvement.
S'adapter à ce rapport implique un réglage de précharge précis, le choix d'une lubrification appropriée et la garantie que les systèmes d'entraînement peuvent accueillir le frottement dans le pire des cas.
Compréhension du Stick‑Slip
Stick‑slip est le mouvement saccadé qui se produit lorsque le frottement statique dépasse le frottement cinétique. Dans les roulements linéaires, le chariot adhère (“ colle ”) jusqu'à ce que la force appliquée dépasse le frottement statique, entraînant un mouvement soudain (“ glissement ”) qui se répète, créant une oscillation et une mauvaise répétabilité de position.
Caractéristiques :
Hystérésis: Différence entre le frottement de départ et le frottement en fonctionnement.
Sensibilité à faible vitesse: Prévalent à des vitesses <1 mm/s.
Impact sur la qualité du mouvement: Vibrations à basse vitesse ; saut durant les processus de numérisation.
Le stick‑slip réduit la précision et augmente les taux d'usure. Y remédier nécessite de réduire le frottement statique par rapport au frottement cinétique, ainsi que d'élever les seuils de frottement cinétique.
Complications et limitations
Plusieurs facteurs compliquent la gestion du rapport 2:1 et du stick‑slip dans les systèmes réels :
Direction de la charge: Les systèmes horizontaux agissent différemment des systèmes verticaux ou multi-axes en raison de l'effet de la gravité.
État de lubrification: La viscosité et l'intégrité du film varient avec la température - les démarrages à froid peuvent se bloquer plus que les fonctionnements à chaud.
Finitions de surface: Des valeurs RMS supérieures à 0,8 μm exacerbent le phénomène de stick-slip, tandis que des surfaces trop fines (<0,1 μm) peuvent favoriser la stiction.
Non-uniformité de la précharge: Le désalignement peut créer des points chauds où les pressions de surface des roulements doublent localement.
Usure et contamination: Les particules piégées dans les points chauds amplifient les effets de précharge et perturbent le glissement constant.
Les ingénieurs doivent évaluer les variables spécifiques au système pour anticiper et remédier efficacement aux problèmes de blocage et de stick-slip.
Dépannage du Stick-Slip
Pour atténuer le stick-slip et les complications dues au rapport 2:1, suivez ces directives pratiques :
Optimisation de la lubrification
Utilisez des lubrifiants de haute qualité et de faible viscosité (par exemple, des huiles synthétiques avec des additifs EP).
Appliquez un léger film - trop de lubrifiant augmente le frottement visqueux, trop peu augmente la friction.
Considérez des lubrifiants à film solide ou de limite lorsque la dégradation du film est possible.
Ajustement de la précharge
Réduisez la précharge au minimum nécessaire pour contrôler les vibrations et la déviation.
Une précharge uniforme maintient une friction constante ; atteignez cela grâce à un assemblage précis et à des outils de couple.
Conditionnement de surface
Lappez les surfaces de rail à Ra ~0,2 μm pour un comportement de friction optimal.
Appliquer des revêtements en DLC (carbone amorphe semblable au diamant) ou en Téflon pour réduire la friction statique.
Contrôler la vitesse et l'accélération
Éviter les vitesses ultra-basses (<1 mm/s); augmenter la vitesse d'alimentation ou commencer les rampes lentement.
S'assurer que les entraînements fournissent suffisamment de couple au-dessus des seuils de liaison.
Techniques de mouvement guidé
Utiliser des guides à rouleaux croisés ou des roulements à recirculation en dessous de 5 mm/s, où le phénomène de stick-slip est inévitable.
Ajouter une vibration dither à des niveaux de micro-oscillation pour aider à la rupture statique sans affecter la trajectoire de mouvement.
Résumé
Comprendre le comportement de friction 2:1 et gérer le stick-slip grâce à la lubrication, la charge initiale, la finition de surface et le profil de mouvement garantit une performance des roulements linéaires plus fluide et plus précise.Pour toute question supplémentaire, veuillez contacter sales@SHAC.com
